一种高强度高耐磨低膨胀系数的铝基合金的制作方法与工艺

文档序号:11731584阅读:225来源:国知局
本发明涉及一种铝基合金,具体涉及一种高强度高耐磨低膨胀系数的铝基合金。技术背景因为具有耐磨性好的特点,铜合金一直被广泛研究,但由于其室温强度较低,膨胀系数偏大,应用范围受到很大限制。因为具有相对密度低,摩擦系数低,减震和无磁性能好以及无火花易切削等优点,锌铝合金逐渐成为铜合金的优良代用材料。锌铝合金成本低、熔炼工艺简单并且具有优良的力学性能和铸造性能,因此迅速在国内外得到了广泛的应用。利用作为现有技术的锌铝合金制备的零部件达不到要求的力学性能,主要原因是合金强度和耐磨性能不能满足要求,并且锌铝合金膨胀系数偏大。比如:压力机螺母,经常会出现内齿断裂的问题;而对于减速机蜗轮、针织机针筒,其外齿也有同类现象发生。在高温高压工况下,因为锌铝合金膨胀系数过大,会出现抱轴现象。

技术实现要素:
本发明所要解决的技术问题是,提供一种具有优异切削加工性能和机械性能的高强度高耐磨低膨胀系数的铝基合金。本发明的技术方案如下。一种高强度高耐磨低膨胀系数的铝基合金,其特征在于其合金重量百分比组成为:AL40~50%、Cu2~4%、Mg0.02~0.06%、Bi3~5%、Ti0.1~0.5%、B0.03~0.1%、Sr0.5~1%,Si3~5%、Zn38~45%,Ce0.05~0.5%,其他杂质总和≤0.2%。其合金重量百分比组成可以优选为:AL46.8%、Cu3.55%、Mg0.03%、Bi4.52%、Ti0.35%、B0.05%、Sr0.85%,Si3.6%、Zn38~45%,Ce0.35%,余量为Zn及杂质。其合金重量百分比组成还可以优选为:AL46.76%、Cu3.57%、Mg0.028%、Bi4.35%、Ti0.38%、B0.06%、Sr0.88%,Si3.56%、Ce0.38%,余量为Zn及杂质。其合金重量百分比组成还可以优选为:AL46.85%、Cu3.48%、Mg0.035%、Bi4.46%、Ti0.36%、B0.055%、Sr0.86%,Si3.7%、Zn38~45%,Ce0.38%,余量为Zn及杂质。本发明合金按照以下方法制备而成:电阻炉内加热铝锭、锌锭、铜、铋、和硅,等合金熔化后除气,压入镁块,锶变质后钛硼变质,然后稀土变质,二次除气打渣后浇铸铸件。本发明的积极效果在于:本发明在合金中添加Sr,Ti,B和Ce,可以复合细化金属晶粒,提高合金的综合力学性能,其中Ce和Si可以球化晶粒,提高合金耐磨性能。由于Bi属于热缩冷涨金属,合金中添加Bi可以降低膨胀系数。Cu有助于合金的总体加工性能,提高合金热加工时的塑性,增强强化效果,降低合金的各向异性。Mg有助于微细弥散相的形成和再结晶的发生。Zn的加入可提高材料的耐磨性能和自润滑效果。本发明的铝基合金具有良好的易切削性,优异的机械性能以及优异的耐磨性和低膨胀系数指标,可替代现有的铜合金和锌基合金,广泛应用于制造蜗轮、轴套、轴瓦、螺母、滑块等产品)。采用本发明合金生产的产品具有优异的机械性能以及优异的耐磨性和低膨胀系数;生产成本低,与现有锌铝合金相当,在国内外市场都具有竞争优势,可替代黄铜、锡青铜和锌基合金。具体实施方式下面结合实施例进一步说明本发明。本发明的三个实施例按表1具体的合金成分分别进行铸造,工艺流程如下:铝锭锌锭铜铋硅融化,除气,压入镁块,锶变质,钛硼变质,稀土变质,除气,打渣,铸件。具体流程为:电阻炉内加热铝锭、锌锭、铜、铋、和硅,等合金熔化后除气,压入镁块,锶变质后钛硼变质,然后稀土变质,二次除气打渣后浇铸铸件。表1试样化学成分(质量%)合金AlCuMgBiSiSrTiBCeZn及杂质试样146.83.550.034.523.60.850.350.050.35余量试样246.763.570.0284.353.560.880.380.060.38余量试样346.853.480.0354.463.70.860.360.0550.38余量表2是本发明实施例三个试样的力学性能参数。表2试样力学性能说明:对本发明试样进行耐磨试验,MR-H5型高速环块磨损试验机测试,三个试样摩擦系数见表1。本发明试样的耐磨性能明显高于黄铜、锡青铜和锌基合金。本发明试样的硬度、抗拉强度、抗压强度以及屈服强度明显高于黄铜、锡青铜和锌基合金对比。表3是锡青铜10-1、锌基合金(ZA27)以及本发明实施例三个试样的膨胀系数对比数据。表3膨胀系数对比数据合金100℃膨胀系数10^(-6)/℃150℃膨胀系数10^(-6)/℃锡青铜10-116.219.8锌基合金(ZA27)2226铝基合金试样114.517.6铝基合金试样214.317.4铝基合金试样314.517.6从表3看出,与锡青铜和锌基合金对比,本发明试样的膨胀系数明显较低。
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